El líquido es uno de los cuatro estados de la materia, los otros son sólido, gas y plasma. El estudio de la física asociada con los líquidos es un área sorprendentemente extensa. Pero cuando considera cuánto de su vida depende del agua que fluye a través de las tuberías, o de que los barcos puedan flotar en el océano, o incluso su jarabe para panqueques puede fluir correctamente desde su recipiente, es fácil ver por qué el estudio y la comprensión de los líquidos es importante.
Estados de materia
Hay cuatro estados principales de la materia: estado sólido, estado líquido, estado gaseoso y plasma. La materia puede cambiar de un estado a otro dependiendo de las condiciones de presión y temperatura.
en un sólido, las moléculas del material están fuertemente unidas y el material mantiene su forma. en un líquido, las moléculas están menos unidas y pueden deslizarse o fluir unas sobre otras. en un gas, las moléculas se separan unas de otras. Un gas siempre llenará el recipiente en el que se encuentra y puede expandirse y contraerse fácilmente, mientras que los líquidos y los sólidos no pueden (o al menos no en la misma medida).
plasma es un estado de la materia que se produce cuando el gas se calienta hasta el punto en que se ioniza.Cuando un gas se condensa y las moléculas se acercan lo suficiente como para afectarse entre sí y adherirse, se convierte en una forma líquida. Esto generalmente requiere enfriamiento, lo que elimina energía del sistema.
Cuando algo en forma sólida se derrite, se convierte en líquido. Por lo general, esto requiere calentamiento, lo que agrega energía al sistema. A medida que aumenta la temperatura del material, el movimiento molecular aumenta y supera las fuerzas intermoleculares que intentan mantener las moléculas rígidamente unidas.
Definición de líquido
Como se mencionó anteriormente, el líquido es un estado de la materia. La incompresibilidad de los líquidos significa que tienen un volumen arreglado (volumen definido) y no se expanden ni contraen de manera significativa como lo haría un gas.
En un líquido, las moléculas están unidas débilmente por fuerzas cohesivas y pueden fluir libremente unas sobre otras. Los líquidos toman la forma de la parte inferior de cualquier recipiente en el que se encuentren y no mantienen una forma definida como lo hacen los sólidos.
Los líquidos a menudo se clasifican como líquido, que es una etiqueta más amplia que se aplica tanto a líquidos como a gases. Un fluido es una sustancia que puede fluir, y muchas de las leyes de la física que se aplican al flujo de líquido también se aplican al flujo de gases.
Ejemplos de líquidos
Se pueden encontrar ejemplos de líquidos a su alrededor. El agua con la que probablemente esté más familiarizado es el agua porque es necesaria para la vida y cubre aproximadamente el 71 por ciento de la superficie de la tierra. Debido a que el agua está en forma líquida a temperaturas estándar en la Tierra, se cree que es la razón por la que la vida pudo formarse y florecer aquí.
Por supuesto, hay muchas otras sustancias que son líquidas a temperatura ambiente, como el alcohol, la gasolina e incluso el mercurio.
Las sustancias que existen en forma líquida solo a temperaturas mucho más frías incluyen acetileno, dióxido de carbono, metano y nitrógeno líquido. Las sustancias que existen en forma líquida solo a temperaturas mucho más altas incluyen aluminio y muchos otros metales, carbono, porcelana y arena.
Cristal liquido es un estado de la materia entre líquido y sólido. Algunas sustancias tienen esencialmente dos puntos de fusión diferentes: uno en el que se convierten en un cristal líquido y otro punto más alto en el que se convierten en un líquido regular. Los cristales líquidos pueden fluir como un líquido, pero también muestran simetrías típicamente asociadas con los sólidos cristalinos. Los cristales líquidos se utilizan en pantallas de relojes, calculadoras y televisores.
Presión en un líquido
La presión es una medida de la fuerza por unidad de área. En una sustancia líquida, todas las moléculas líquidas se presionan unas contra otras y crean una presión interna. Puede imaginar que las paredes del recipiente también sienten esta fuerza por unidad de área, y si abriera un agujero, la presión forzaría la salida del líquido.
La presión en un líquido también es la razón por la que puedes flotar en una piscina. La fuerza asociada contrarresta la gravedad.
El valor de la presión en un líquido depende de la densidad y profundidad del líquido. La relación es la siguiente:
Dónde PAG es la presión, ρ es densidad, D es profundidad, y gramo es la aceleración debida a la gravedad.
El hecho de que la presión aumente con la profundidad es la razón por la que los buceadores deben tener cuidado. Deben permitir que sus cuerpos se aclimaten a los aumentos y disminuciones de presión para evitar lesiones.
Para el líquido en una tubería, las diferencias de presión a lo largo de la tubería harán que el líquido fluya. Esto se debe a que la presión es esencialmente una fuerza y una fuerza desequilibrada provoca un cambio en el movimiento.
Principio de Arquimedes
Como probablemente sepa, algunos objetos flotan y otros se hunden, e incluso los que se hunden tienden a hacerlo lentamente. Esto nos dice que debe haber una fuerza que esté aplicando el líquido que contrarreste la gravedad. Esta fuerza se llama fuerza de flotación. El principio de Arquímedes describe la fuerza de flotación en un líquido, es decir, la fuerza que hace que los objetos floten.
Arquímedes establece el valor de la fuerza de flotación de manera muy simple: es igual al peso del fluido desplazado por el objeto sumergido. Este peso se calcula fácilmente como el producto del volumen del objeto (o la porción del objeto) que está sumergido, la densidad del líquido yg, la aceleración debida a la gravedad.
Dado que la fuerza de la gravedad sobre un objeto es el producto de su masa yg, y su masa es igual a la producto de su volumen y densidad, es fácil ver que para flotar, los objetos deben ser menos densos que agua.
Viscosidad y líquidos
Otra propiedad de los líquidos es la viscosidad. La viscosidad es una medida de qué tan delgado o espeso es un líquido o su resistencia a fluir oa los objetos que lo atraviesan. Si comparas el jarabe con el agua, por ejemplo, notarás que el agua se vierte más rápido y más rápido que el jarabe espeso. Eso es porque el jarabe tiene una viscosidad más alta. Se dice que es más viscoso.
La viscosidad es causada por la fricción entre moléculas en capas de un fluido que fluye. Cuanto mayor es la fricción, mayor es la viscosidad. Los factores que determinan la viscosidad de un líquido incluyen la temperatura y la forma molecular.
